滩海油田进海路结构优化及防护研究
浅海区域进海路新技术的应用与探索

浅海区域进海路新技术的应用与探索老168井组于2008年3月起修筑进海路、海油陆采平台,2009年2月投入钻井开发,2010年9月整体建成投产。
平台面积3万平方米,进海路2.67千米。
建设过程中,我们统筹实施勘探、开发、工程的一体化研究,一体化部署,一体化设计、一体化运行,实现了工程建设、钻井施工、井网调整、新井投产同步进行,建设周期缩短了1年,多项指标开创了中石化滩海油田产能建设的历史新高,是勘探开发工程一体化建设的精品工程。
老168进海路起点自老163海油陆采平台,终点至拟建老168海油陆采平台。
该海域属黄河三角洲淤积带,根据沿路的地质剖面图(附图1)可知,进海路所经之处,淤泥质软土层较厚,约在10m~16m,抗剪指标较低,压缩性,工程性差,含水量较高,对构筑物边坡稳定极不利,同时地层层底高程-19.65~-25.54m以上的土均为欠固结土,其下土层为正常固结土或超固结土,软弱土层固结度和强度增长缓慢,工后沉降将较大,将对工程投产后产生严重影响,因此必须对软弱地基采取合理的处治。
围绕老168新区产能建设项目实施科技攻关,在施工现场大搞技术与管理创新,节约了工程投资,确保了工程建设安全、质量与进度。
1.探索并实施“浅海区域进海路施工安全管理模式”创建平安工地该工程大部分工序均需在海上施工,而该海域在风暴潮与天文大潮相迭加时常使海面迅速升高,导致海水外溢而泛滥成灾。
本区是受风暴潮影响的重灾区,一年四季都可受到风暴潮增(减)水的威胁和危害。
因此海上应急预案是安全工作关注的重点。
工程施工中,我们多次组织应急预案演练。
从天气预报到人员、设备管理、避风港设置等方面形成了一套完整的安全管理模式。
由于安全管理到位,在施工过程中,未发生任何安全事故。
2.探索并实施了“袋装砂被、砂肋软体排质量全程监管模式”创建优质工程袋装砂被工艺第一次在黄河三角洲地区应用,冲填用砂全部采用海运,砂被冲填至设计要求后再铺设在海床上,为控制好冲填质量,我们采取了全过程控制的方法,对每一块砂被面积的计算和缝制过程进行监督,对运来的每船砂进行量方,在砂被的冲填现场控制砂量,以保证饱满度。
胜利油田海堤工程护面块体选型

Absr c : h a e e ie esa i t f r rbo k o e ea e wal ti iee t e t n n e t a t T ep p rv r idt tbl yo mo lc s rs v r1 a l wi ndf rn ci s d r f h i a f s s h f s o u
2 A i ii rt no hn t eevi J oo g a rTa s r ueu Q nd o 6 1 C ia . dm ns ai fio g nR sro ,i d n t - rnf ra , ig a 6 1 hn ; t o J a r a W e eB 2 1, 3 C lg f n ier g O enU iesyoC ia Q nd o 6 1 0 C ia , o ee g ei , ca nvr t f hn , ig a 6 0 , hn ) l oE n n i 2
本研究 拟结合 海堤 工程 的不 同断 面形式 ,以水 工物 理模 型试验 作为 主要研 究 手段 。通过 分别 验证 海 堤 在不 同工况 条件 下 ,在 临界 破碎 波高作 用下 的 护 面块 体稳 定性 ;通过 比较 分析 两种 护面块 体形 式
海堤 总 长 14k 6 m,建 成 黄河 海港 引 堤长 25k . m,建 成各 类 漫水 路及 进 海路 总 长 18 m。这 些 防护工 6 .k 9 程 为 胜 利 滩 海 油 田的 开 发 提 供 了安 全 保 障 。封 闭 式 海 堤 防 止 海 水 进 入 滩 海 油 田 ,使 得 其 保 护 范 围 内的 滩 海 油 田成 为 完 全 的陆 地 开 发 ,降 低 钻井 、 地 面 工程 建 设 及 后 期 维护 成 本 p ] 证 日常原 油 ,保
陆海一体化打造滩浅海油气开发“大港品牌”

一、前言大港油田滩浅海位于渤海湾西部,北起涧河,南至泗女寺河,海岸线长146公里,水深0~5米,矿权面积2758平方公里,自南向北依次为埕海油田、滨海油田和新港油田。
其中,于2007年1月开发的埕海油田位于河北黄骅海域,面积396.75平方公里,上报石油探明储量1.33亿吨,天然气三级储量78.9亿立方米。
埕海油田滩浅海油气资源开发面临着水深较浅、淤泥厚、承载力低、稳定性差、回淤严重、潮差大、风暴潮频繁、冬季冰情严重等复杂环境条件,其效益开发需要系统性管理创新,以有效破解其技术、项目管理、运营管理难题。
面对困难,大港油田公司坚持自主研究、自主设计、自主建造、自主运营的“四个自主”总体工作思路,科学谋划,大胆创新,精心组织,建立起自主开发工程技术管理体系、项目管理体系和高效的运营管理模式,成功实现效益开发,油气产量逐年递增,已发展成为中国石油开发海洋油气资源的成功典范。
(如图1所示)陆海一体化打造滩浅海油气开发“大港品牌”创造单位:中国石油大港油田分公司第四采油厂主 创 人:周立宏 王宏伟创 造 人:高志勇 边 锋 陈长伟 马晓东[摘 要]当前,加大油气资源勘探开发和增储上产力度,已成为深入推进能源革命、确保我国能源安全的重要举措。
大港油田以滩浅海油气资源开发为着力点,坚持“自主研究、自主设计、自主建造、自主运营”的总体工作思路,科学谋划,统筹协调陆海资源,制定先滩涂、后浅海“两步走”开发战略,通过创新构建“人工岛+海洋平台”的陆海一体化模式,有效破解了开发技术、项目建设和运营管理三大难题,成功打造了滩浅海油气资源效益开发“大港品牌”,实现了滩浅海油气开发“从0到1”的突破,为我国滩浅海油气资源开发提供了可借鉴、可复制、可推广的经验模式。
[关键词]油气勘探开发;滩浅海油气资源;增储上产;能源安全图1 滩浅海油气田开发建设历史进程特稿SPECIALS国企管理2024.236二、实施背景(一)保障国家能源安全的自觉行动2004年以来,我国石油对外依存度开始逐年攀升,国家能源安全形势愈加严峻。
海油陆采平台护底方案优化研究——以胜利油田垦东12区块3号平台为例

摘 要 :胜利 油 田 垦 东 l 2区块 3号 海 油 陆采 平 台位 于进 海路 端 头 , 护 非 常 重 要 。 通 过 建 立 防
潮 流 数 学 模 型 及 理 论 计 算 确 定 护底 宽度 , 而对 护 底 结 构 进 行 了优 化 研 究 。经 过 经 济 技 术 对 进
比 , 选 出砼 联 锁 块 软 体 排 + 局 部 抛 石 结 构 为 3号平 台 的护 底 结构 方 案 , 方 案 具 有 现 场 施 工 优 该
效 率 高 , 期 维护 工作 量 少的 优 点 。 后 关 键 词 :护 底 优 化 ; 东 1 垦 2区块 3号 平 台 ; 体排 结 构 软
栅 , 层 回填 砂 、 土至设 计 高 程 ; 分 素 岛壁 四周设 土工 布 、 袋 、 砂 袋装 碎 石 的反 滤层 , 有效保 护
岛 内土体 面免 遭 海水 冲刷 流 失 ; 壁外 侧采 用 抛石 上压 合 金 网装 石 防 护 , 石 顶 宽为 30 护 抛 . m, 高程 为 15m, 坡 l: } 顶 . 边 2 高程 20I 以上 部分 的 四周采 用 片 石 砼 护坡 , . 1 T 边坡 1: , 3 上压 扭工字块 消 浪 ; 台顶用 厚 3 m 的浆 砌 片石 封 顶 , 石 顶高 程 35m, 下为 厚 1 平 0c 砌 . 其 O cl n 的碎 石垫 层 , 四周 采用 现 浇 C 5钢筋砼 弧 形挡 浪墙 , 顶 高 程 为 46m。 2 墙 .
防护结 构 的北侧 采 用合 金 网装 石护底 1m( 垫 块 石 垫层 0 5m 和 土 工 格栅 一层 ) 下 . , 宽度 3 在 防护 结 构 的东北 侧 、 0m; 东侧 及东 南侧 采 用合 金 网装 石 护 底 1m( 垫 块石 垫 层 下 0 5m 和 土工 格栅 一层 ) 宽 度 4 在防 护结 构 的南侧 及 西侧 采 用 大块 石 护底 1m( . , 0m; 下垫 块 石垫层 0 5m 和 土工格 栅 一层 ) 宽度 1 1 . , 5I 。 T 3号 平 台位 于 进海 路端 头 于丁 坝 头部 , 工 程 最 不 利 位 置 , 护 底 对 保 护 3号 平 处 为 其 台结构稳 定具 有 十分重 要 的作 用 , 有必 要探 索 切 合 工 程 实 际 的 护 底 结 构 。而 原 设 计 采 用
滩浅海浅层气关键技术与治理对策研究

66油气井在作业时具有成本高、环境差、风险大的特点。
要是油气井在钻井施工时钻遇浅层气,就会增加钻井作业的风险系数,严重时还会出现安全事故,这对资源环境以及工作人员的生命安全都存在的极大的隐患,但由于浅层气的分布较为广泛,约占油气田总数的20%,因此石油企业要加强对浅层气资源的勘探和开采,避免出现资源浪费的现象,因此本文就从钻井工艺、固井工艺等方面对浅层气进行勘探开采,促使浅层气开采出更多石油。
一、浅层气对滩浅海采油平台的影响浅层气是深埋在1500m以内的炳烃气体,具有非常高的工业开采价值,由于浅层气分布层位浅、压力大,在钻井作业过程中要是出现施工不当或者管理不当的问题,就会对滩浅海采油平台产生影响,在开展钻井作业时出现井涌、井喷等现象,严重时还会出现井眼报废、平台地表塌陷等诸多危害。
另外浅层气压力高时,在自由喷发过程中会带出储气层沙土,储气层孔渗越好、气流量越大,就越容易出沙土,随着喷发的时间变长,孔口就会逐渐加深扩大,强烈的浅层气喷发对滩浅海采油平台就会产生严重的干扰,尤其是在气、水的作用下,会将采油平台引起大量的土体上涌,这些因素都会影响滩浅海采油平台的采油速度和效率,因此在采油施工前,要注重浅层气对滩浅海采油平台的影响,有效缓慢的控制释放浅层气,让浅层气对滩浅海采油平台的影响降到最低。
二、滩浅海浅气层的关键技术1.钻井工艺优化钻井工艺优化是指在钻井时,对工程的工序、参数等方面进行优化,确保浅层气的封固质量达标。
要想优化钻井工艺,就要做到以下几点:(1)精准浅层气井段的位置,要是不能明确浅层气的精准位置,就要在作业时安装分流器,一旦出现安全隐患,就会及时终止作业,同时还要考虑钻井的装备能力,一定要确保钻井封固套环空;(2)井眼要是扩大,就会让水泥浆逐渐变多,其附加量的误差也会逐渐变大,这对整体封固效果产生了严重的影响,因此在钻井时,要防止井眼扩大;(3)环空的空间缝隙大,就会让泥浆泵的排量受到限制,环空清洗就会变得较为困难,进而就会导致水泥浆与套管的界面无法胶结,且气体还容易在水泥浆与套管的界面上窜美,因此要充分保证泥浆泵充分循环,同时还要确保携带岩屑,从而保证井眼能够得到充分的清洁;(4)为了保证固井的质量,要将浅层气套管中的扶正器加密,让水泥在顶替过程中,其套管活动中范围有1-2m,确保水泥浆中套管环中的钻井液得到彻底的清洗,进而提高顶替效率。
滩海人工岛采油集输设施不均匀沉降分析及防护建议

滩海人工岛采油集输设施不均匀沉降分析及防护建议发布时间:2021-08-26T11:13:16.900Z 来源:《工程管理前沿》2021年4月第12期作者:张志富[导读] 滩海陆岸及人工岛采油集输生产平台主要靠吹砂建成,周围存在海水、人工养殖区等水体,地基稳定差,张志富中国石油冀东油田公司南堡油田作业区河北唐山 063200摘要:滩海陆岸及人工岛采油集输生产平台主要靠吹砂建成,周围存在海水、人工养殖区等水体,地基稳定差,下沉明显,工艺设备设施、建筑物基础下沉快,不均匀下沉较常见,对工艺设施影响较大。
本文介绍分析了常见的不均匀下沉情况以及防护建议。
关键词:滩海人工岛;采油设施;不均匀沉降;分析;建议引言滩海陆岸及人工岛采油和集输设施沉降速度大,不均匀沉降较常见,致使设备设施倾斜或产生形变应力,影响安全运行。
因此分析讨论产生不均匀沉降的原因,针对具体原因制定相应的监测、预防、治理措施,为日后设计和管理指明方向,是本文的主要初衷。
1 概述人工岛和滩海陆岸地基情况特殊,其围堤采用袋装砂斜坡堤结构,岛心采用吹填砂形成,土层由砂质粉土层、淤泥质粉质粘土层粘质粉土层、粉砂层等构成,地下450mm-2000m,不同程度出现渗水,土的流变现象最为普遍,主要表现在沉降变形、蠕变、冲蚀变形。
各种工艺设施按照《建筑地基基础设计规范》、《建筑桩基技术规范》、《建筑地基处理技术规范》等技术规范标准设计建造,投用后通过监测发现一定程度的下沉,一般在控制范围内的整体下沉对设备设施影响不大,但不均匀下沉,则会导致管线发生弯曲,计量间出现倾斜侧移,房体出现裂缝等现象,不但影响设备设施的使用,甚至带来较大安全隐患。
下面从人工岛和滩海陆岸设备设施地基运行情况,阐述产生不均匀下沉的原因。
2 场站主要沉降情况及分析人工岛和和滩海陆岸采油和集输设施常见的不均匀沉降表现在,单井井口流程倾斜弯曲、计量间单井流程倾斜弯曲、阀组及流程倾斜弯曲、外输管线倾斜弯曲、集输各种容器类的管线倾斜弯曲、外输管线上下或左右S型变形、抽油机倾斜、计量间悬空或滑移、护坡外输管线裸露悬空、房屋基础下沉墙体开裂等。
滩海陆岸油气开发在渤海菜州湾滩浅海应用合理性探讨

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图1工程前后涨急时比 图2 工程前后 落惠对比
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莱 州湾海域水深0 7 — m,海 底平坦 ,无 明显起 伏 ,海 底表层为软 泥细砂 。恶劣天气较少 ,年平均雾 1为3 . ,海雾持续时间一般不 3 5天 6 超过4 。海 区属东亚季风气候区 , h 夏季 最热月平均气温2. ,冬季 5℃ 9 最冷 月平均 气温一 . ,全年平均气温l .℃。海域 的海流由潮流与 3℃ 5 1 7 风海流及余流组成,潮流 占绝对优 势,属正规半 日 潮流 ,主流向东北 西南或近东西方 向。利用联台概率 的方法 ,计算风暴潮的重现期约 为8a 3。该海 区初冰期为l月上旬 ,终冰期为翌年3 2 、 月上旬 ,冰期最长
采用人工岛油田开采方式 ,取得了巨大的经济效益和社会效益 。
1 建设海域具有丰富的石油开 采资源
拟 了一个位于莱州湾 中部的滩海陆岸模式油气开 发工程 ,其中潮间带 以上进海路采取非透水结构 ,低潮线以下采取透水 结构 , 采取填 海施 工方式 ,终点水深4 ,长度8 米 千米 ,结合该海域基础资料 , 分别对水 动力环境 、水质 、泥沙冲淤和输油管线穿孔进行了数值模拟 。 ( ) 程建设对水动力环境模 拟分析 。滩海陆 岸建 设用海改变 1 工 所 在 海 域 自然 属 性 和 附 近 海 流 流 场 , 利 用 三 维 水 动 力 模 型 ( C MS D) E O E 模拟工程对海域 潮流场 的影 响:根 据工程的布置 ,利 用E O E 模型模拟预测了工程建成后 的流场 ,对 比工程 前的模拟 C MS D 结果 ,工程附近海域 在工程前后有不 同程度 的变化 。工程区域附近涨
胜利油田孤东采油厂新滩油田漫水路结构方案探讨

材 ,节 省 了围堰工程 造价 ,施工 周期缩短 , 此方案 为在无 沙 、无 石料 的软土滩 涂地 区修 建 漫 水 路 找 到 了 新途 径 。 参考文献 [ ] 新龙 等 , 《 1丁 滩海 道路 建设 新材 料 新技 术 的开 发 应 用 》 ,油 气田 地 面 工程 ,
2 0 。 0 0
6 2
室
4 1 土 路砌石护 坡方案与 袋装 固化土 加 .
1 前 言 、 胜 利 油 田孤 东 采 油 厂 新 滩 油 田位 于 山 东 省 垦 利 县 黄 河 入 海 口南 北 两 侧 的 自然 保 护
土工格 室方案概 算 道路两 侧底 脚 现浇8 c * 0 m的水下 不 0m6c 土 路 砌 石 护 坡 方 案每 公里 的工 程 概 算 扩散 砼基础 ,两侧 采用 细石砼 砌片石 护坡 , 造 价为 1 9 3 万 元 ( 7. 6 不含 施工 时修筑 围堰 费 内部 为素土 夯实 ,项部采 用4 c 厚 灰土封 顶 用 ) 。 0m ( 据 需要可铺 设沥青 路面或 砼路 面 ),顶 根 袋装 固化 土加土 工格 室方案 每公里 的概
区位 于半封 闭的渤海 内部 ,外海 大浪 不易侵 入 , 大 浪 均 为 渤 海 内 的 风 生 浪 , 生 成 快 消 失
快 , 波 浪 多 为 近岸 破 碎 波 。 地质 条件方 面 ,本海 区地貌 主要 为海 、 陆 相 交 替 沉 积 的 滨 海 三 角 洲 ,地 势 整 体 较 平
高程 为 18 。 . m
区 内 , 目前 已建成 顺 河 北 路 、新 滩 浮 桥 至
K 1 1 K 2 、 K 7 等 区 块 的 漫 水 路 3 余 公 D2、 D9 D0 O
里 ,另外还 有临时使 用 的K l l D1 2 、 D 9 、K 8
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滩海油田进海路断面结构优化及防护措施研究〖摘要〗本文对进海路结构断面及防护方案进行了优化,并对各方案进行了稳定性计算、物理模型试验及经济技术分析,从各方面论证了优化结构断面及防护方案的优越性,为该海域已建工程的防护方案和待建工程的设计方案选择提供了重要的参考依据。
〖关键词〗石油工程,安全防护,结构,经济1 前言KD22进海路工程位于黄河入海口滩海海域的北部,包括1800m长的进海路和1座海油陆采平台,海域水深在1.5m~4.0m,平面位置图如图1所示。
由于受油藏规模的限制,胜利孤东滩海海域的石油开发模式不能采用“滩涂围地”模式,同时受水深的限制,也无法采用“海洋平台”开发模式。
于是就产生了“进海路+海油陆采平台”开发模式,首先修筑进海路,然后以进海路为依托修筑海油陆采平台,通过海油陆采方式降低勘探开发成本。
但是国内外对海洋建筑物的研究方向主要集中在深水区域,深水构筑物建造技术比较成熟。
进海路、海油陆采平台位于水深较浅区域,修筑相对容易,未引起人们重视,加上其服务面窄,修筑主要属于油田企业行为,因此致使此类构筑物发展缓慢。
尽管胜利油田已有多年的建设使用经验,提出了护坡抛石路、板桩路、箱型石笼路等结构形式,但由于防护困难和建造费用高,制约了这种开采模式的发展。
在这种形势下,对KD22进海路进行了断面结构优化及防护研究,探求适合于胜利孤东滩海油田水文地质条件下的进海路优化结构形式,其主要内容有四部分:KD22进海路结构优化、各结构方案稳定性计算、进海路典型断面物理模型试验、技术经济分析。
图1:KD22进海路工程平面位置图2 KD22进海路结构优化2.1自然环境海洋环境方面,本地潮汐属不正规半日潮类型;由于该海域沿岸滩涂广阔,地势平坦,在浅水区极易形成强烈的风暴潮灾害;海区位于半封闭的渤海内部,其海浪主要为渤海海面的风成浪,因此本海区的波浪受风变化规律控制,一般天气,波浪不超过1.5m,大的寒潮波高一般在3m以上。
地质条件方面,本海区地貌主要为海、陆相交替沉积的滨海水下三角洲,地势整体较平缓,局部起伏较大,为冲淤形成的海底冲沟和海底小土丘;根据钻探资料,Kd22进海路地基土层主要为粉土,该土为中压缩性土,超固结、强度较高,工程性能较好,表层土承载力可达到130kpa。
通过对垦东22进海路工程所在海域的海洋环境条件、地质条件的整理分析,确定了设计波浪参数,即波浪周期:T=8.1s,波高:极端高水位:H=3.3m,设计高水位:H=2.142m,设计低水位:H=0.726m。
根据此环境条件及本地工程实践情况,提出了三种结构方案,即板桩路方案(原设计方案)、大膜袋固化土方案和小跨度栈桥式进海路方案。
2.2 板桩路设计方案断面图如图2所示,此进海路形式为专利技术,所用材料仅为块石和混凝土预制件。
采取“构件陆上预制,海上组装,先筑墙,后充填,桩深扎,梁定位,板挡毛石,将桩板梁和毛石四者有机地锁定成一整体,用人工的方法,在海底之上沉积出一条露出水面的钢筋混凝土构件护坡的毛石坝,再在坝上充填加高,即形成进海路。
图2:板桩路断面示意图(图中平面尺寸单位为c m,标高尺寸单位为m)该方案的优点为工程量少,结构简单,造价较低,机械化施工,施工速度快,不需要专门设备;但此进海路也存在很多问题,整个工程基本是石块和混凝土块件堆砌而成,石块和混凝土的用量大;内部缺少很好的横向连接,尤其是在施工期间遇到大风浪时易造成局部失稳,逐渐扩大到整体破坏,整体稳定性没有保证。
2.3 大膜袋装固化土方案[1]断面如图3所示,进海路以固化水泥土充填大型土工布膜袋为堤心,栅栏板做路堤防护。
(30公分厚栅栏板,空隙率37%,垫层为单层抛石)。
膜袋为机织土工布,长度在20-40m之间,厚度为50-60cm。
固化土中固化剂含量在10%-12%左右。
在相邻两层充填袋之间空隙处用袋装碎石找平。
栅栏板经计算厚度为30 cm,垫层为单层块石。
护底块石稳定重量经计算为60kg,可采用袋装固化土代替块石,护底层宽5m,厚0.4m。
路面为c20混凝土块体。
500+1.200图3:大膜袋装固化土方案断面图(图中平面尺寸单位为c m,标高尺寸单位为m)此种形式的进海路采用了大膜袋装固化土结构,强度高,整体稳定性好,对软基础适应性强;工程所在地淤泥土丰富,可就地取材制备固化土;施工速度较快,造价低,施工期间安全可靠。
缺点是堤底的装固化土膜袋较长(12.20m),需要特殊机具进行填装施工。
2.4 小跨度栈桥式进海路方案考虑到施工情况提出一种小跨度梁桥方案。
如图4所示,此方案与一般桥梁相似,由预应力混凝土简支板、柔性排架墩台组成。
结合目前进海路使用特点、浅海环境及施工条件等因素,认为选用10-13m小跨径预应力板方案比较适宜。
此方案采用预应力板跨径为标准跨径10m,单车道净宽4米。
上部采用c40混凝土的先张法预应力空心板,可大批预制,强度高,比较适合海上环境;路面按单车道设计,预制板宽2m,桥面由两排板组成。
下部结构采用钢筋混凝土柔性排架桩墩台基础,排架由打入高强预应力混凝土管桩,顶端加钢筋混凝土盖梁组成。
高强预应力混凝土管桩、盖梁可预制生产,高强预应力混凝土管桩密实度好,强度高,耐久性强,适合于海上环境。
图4:小跨度栈桥式进海路方案(图中平面尺寸为c m)该方案优点是大量采用预制件,机械化生产,海上作业量小,施工速度快;使用建筑材料少,仅为预应力管桩和预应力空心板;不改变当地流场流态,栈桥式进海路对海域环境的污染和破坏程度较小;问题是此形式栈桥与一般跨海大桥不同,目前尚无建设经验;若桥面板可漫水,则波浪的垂向力和冲击力会对面板造成不利影响,影响整体稳定性;若不漫水则预应力管桩则要加粗加高,造成造价增加。
2.5推荐方案根据施工难易程度、技术成熟情况、使用期间稳定性能及经济因素考虑,确定推荐的优化方案为:大膜袋装固化土方案(如图3所示)。
3板桩路方案和大膜袋固化土方案的稳定性计算KD22进海路由岸边向海中推进,在典型断面处平均水深已达2.4m ,波浪作用是影响其稳定性的控制条件,因此需要对其进行稳定性验算。
3.1直立式进海路(板桩路方案)结构稳定性进海路首先打入板桩联体,然后安装带肋挡板和定位梁,整体共同形成直立式结构,因此将按直立式结构对KD22进海路进行稳定计算。
考虑到进海路使用周期较短,因此只按持久状况对设计高水位进行验算,即取设计高水位+1.57m ,对应的设计波高为H=2.142m ,波浪周期为T=8.1s 。
通过计算设计高水位的水平波浪力和水平波浪力对堤底的力矩,按交通部《防波堤设计与施工规范》中直立堤的有关抗滑稳定性、抗倾稳定性的公式进行校核,得出KD22板桩进海路在设计高水位情况下不能满足抗滑稳定性要求,能够满足抗倾稳定性要求。
计算中有两点需要说明:(1)在抗滑计算时,未计入板桩联体入土桩尖的有利作用,因带肋挡板入土较浅,也未计入土抗力的有利作用,因此抗滑力计算结果偏于保守。
(2)因《海港水文规范》中无波浪对潜堤的作用力公式,因此KD22进海路水平波浪力计算参照了《海港水文规范》中波浪对直墙式建筑物的作用的计算公式,此公式是否适用于漫水进海路计算,将在模型试验中验证。
3.2 斜坡式进海路(大膜袋装固化土方案)结构稳定性KD22进海路优化后采用斜坡式方案(大膜袋装固化土方案),经计算,护面栅栏板厚度达到27cm ,护底袋装固化土(或块石)重量达到60kg 就能满足稳定要求。
当斜坡堤的坡度系数m=1.5-2.5时,栅栏板的厚度可按下式计算:0.270.610.13/0.235b d Hh Hmγγγ+=- 式中:H 为波高,采用设计高水位波高值;γ为海水重度,b γ为混凝土重度;d 为水深;m 为坡度系数。
计算结果为h=0.27m ,取0.3h m =。
护底重量计算如下:斜坡堤前最大波浪底流速可按m ax V =计算,计算结果为Vmax=1.64m/s ,然后按《防波堤设计与施工规范》确定堤前护面底块石的稳定重量,见下表:故选取的护底块石稳定重量为60kg (采用60kg/袋的袋装固化土代替)。
4 进海路典型断面物理模型试验[2]模型试验是针对板桩路方案、大膜袋固化土方案和小跨度栈桥式进海路方案3种断面进行的。
由于KD22进海路路面顶标高为+1.2m 低于设计高潮位+1.57m ,因此进海路受海浪荷载作用与潜堤相似,计算结果尚不能完全确定进海路的整体和护面稳定性,因此需要通过断面模型试验进一步验证。
试验过程中,每种水位对应的试验均重复三次,以确保结果正确。
试验目的有三个:(1) 验证KD22板桩路断面在设计高潮位时所受的波浪力。
(2) 验证KD22进海路大膜袋固化土方案在设计波浪作用下的护面块体及护底块石稳定性。
(3)测量小跨度栈桥式进海路方案的桥面板在不同水深、波高作用下所受的波浪力,为栈桥式进海路的设计提供基础数据。
本次模型试验在大连理工大学港口、海岸与近海工程国家重点试验室的波流水槽内进行。
水槽长69m ,宽2m ,深1.8m 。
水槽配有从美国MTS 公司引进的不规则造波机、自行研发的微机控制与数据采集系统和两台0.8m3/s 轴流泵的双向造流系统。
不规则造波机性能先进,可生成周期在0.5s-5.0s 之间的规则波和不规则波。
通过实验得出了三种断面的以下试验结论。
4.1 板桩路方案试验模型得出的稳定极限水平力为:30.40.4714.288kg ⨯=,即140N 。
将试验结果换算到实际每延米断面,1401000/528K N ⨯=,即每延米进海路断面所受波浪力为28KN 。
按交通部《防波堤设计与施工规范》中直立堤的有关公式校核,抗滑稳定性应满足p o G P F γγγ≤,左端式=1.0 1.32836.4/kN m ⨯⨯=,右端式=97.6/kN m ,左端式 < 右端式,故KD22进海路抗滑稳定满足要求。
此结果与按照《海港水文规范》中波浪对直墙式建筑物的作用的计算公式得出的结果相反。
在设计高水位情况下,试验结果表明进海路抗滑稳定满足要求,而规范结果为进海路抗滑稳定不满足要求,且试验得出的水平波浪力结果较规范结果小53KN 。
这是因为,规范中水平波浪力计算以直墙式建筑物不越浪或越浪量较小为假设条件,建筑物后水体按静水处理,即此部分水体对建筑物只有静水压力作用。
由于进海路路面顶标高较低,在设计高水位时整个路体浸在水下,因此波浪作用时越浪量较大,波浪将越过进海路继续向前传播。
因此波浪不仅对进海路正面存在动水压力作用,对进海路背面也存在动水压力作用,这是与规范假设的不同之处,也是结果相差的原因。
因此得出结论,进海路在设计高水位的波浪作用下抗滑稳定性满足要求。
4.2 大膜袋固化土方案试验结论根稳定性计算结论一致,如表2:表24.3 小跨度栈桥式进海路方案栈桥式进海路是一种新型结构形式,目前正处在理论探索阶段,没有被应用到实际工程。